Hartmann-Shack传感器组装误差分析

 分析了Hartmann-Shack传感器组装误差的种类，导出了旋转误差和倾斜误差的校正矩阵，在进行波前重构时乘以校正矩阵可以校正对应的组装误差。分析了两种由于组装误差导致的波前重构的相对误差的公式，并以含52个子孔径的圆形Hartmann-Shack传感器为例进行了数值模拟。研究结果表明：若不对两种组装误差进行校正，将会限制Hartmann-Shack传感器测量精度的进一步提高。为Hartmann-Shack传感器的装配提供了理论依据。     

误差知识的教学处理

本文采用分层次教学方法对物理实验的测量误差和误差计算进行了探讨。     

罗兰光栅在光谱仪中对接收能量的影响分析

罗兰光栅作为罗兰光栅光谱仪的核心分光元件对整个仪器至关重要,罗兰光栅在制造和使用过程中主要存在刻线误差、光栅的曲率半径误差和定位误差。采用光线追迹的办法分析罗兰光栅的各种误差对罗兰光栅光谱仪接收能量的影响。结果表明:曲率半径误差对Ⅳ型罗兰光栅光谱仪影响较小,刻线误差必须控制在-0.2~0.15l/mm刻线以内,x方向定位误差严格控制在-0.055~0.025mm之间,y方向定位误差控制在-0.03~0.015mm之间,罗兰光栅光谱仪对光栅绕z轴旋转误差最为敏感,控制在10-3度量级。通过对罗兰光栅误差的分析,为罗兰光栅光谱仪的高效利用和研制奠定了基础。     

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用SURFMN和SURFMN_TFCOIL代码计算了由HL-2M装置磁场线圈安装误差产生的误差场。根据国外托克马克装置TF和PF线圈安装误差的取值范围,以及HL-2A装置安装的经验,计算选取的TF线圈和PF线圈最大位移范围为3~8mm,最大倾斜角度为0.05~0.1°。选取9组数据计算了误差场的概率密度分布和累计概率分布。结果发现：在TF和PF线圈安装误差取值范围内,随磁场线圈最大移位增大概率密度显著变平,误差场B3-mode/BT的分布范围显著增大;磁场线圈的位移比倾斜对误差场的影响更大;当磁场线圈最大位移达到5mm时误差场大于2×10-4的概率都比较大,特别是线圈最大位移等于8mm时,误差场大于2×10-4的概率在60%以上。     

怎样更切合实际地应用误差理论

引言本文提出了一系列误差处理方法。包括:误差的观察和计算、最佳取值判据、利用误差分析的结论来改进实验。总之,本文力图进一步从与客观严格对应的数据的角度提出分析和改进实验的方法。一、必须在实际条件中全面地估计直接测量量的误差例:对于0.1℃/div的精密温度计,出厂标称允许误差为0.05℃,则对于温度误差的估计一般不小于0.05℃。实际上,在看温度计时,由于眼睛的高度以及温度计的垂直程度难以掌握,所估计的误差可以是0.1℃。而对于一平均降温率为0.1℃/min的容器,若延误读数在5分钟以内,则可估计误差为     

浅谈两个误差公式的证明

在误差理论中,Bessel公式σ_x~2=1/n-1 sum from i=1 to n(x_i-x)~2 (1)是估算测量列x_1,…,x_n方差的基本公式(式中x=1/n sum from i=1 to n x_i为平均值).对于它的证明,一般有两种方法:一种按误差是随机变量的观点,通过求上式的数学期望来证明。这对不熟悉概率论的初学者(例如大学低年级学生)来说,恐怕不易接受。另一种是按方差的下述定义:     

旋转式惯导系统等效惯性器件误差补偿研究

针对旋转式惯导系统导航误差随时间发散的问题,提出了一种等效惯性器件误差计算和补偿方法。该方法基于惯性导航系统误差模型和惯性导航等效误差特性,分析导航经纬度误差的直流分量、地球振荡项和时间发散项,计算主要等效惯性器件误差。经过等效惯性器件误差补偿后,经度误差发散被抑制,纬度误差的振荡幅值由0.4’减小到约0.15’,导航精度提高了62.5%。实验结果表明,利用该方法在导航系统中补偿等效惯性器件误差,可以抑制经度误差发散,减小纬度误差直流分量和地球振荡幅值,提高惯性导航精度。     

天文导航航向误差的数理分析

天文导航的航向误差与水平基准、载体位置的精度密切相关,以天文导航三角形的物理意义分析了天文导航测定航向的原理,推导了天文导航测定航向的精度与水平基准误差、载体地理位置误差等环节之间的公式,为天文导航仪器选择测量天体和提高精度提供了理论依据.     

HL-2M装置磁场线圈安装的误差场计算

Error field caused by non-coaxiality among poloidal and toroidalfield coils on HL-2M tokamak is calculated with SURFMN and SURFMN_TFCOIL code. According to the coil installation error chosen by international tokamak and the installation experience of HL-2A tokamak, the maximum shift distance of poloidal- and toroidal-field coils on HL-2M tokamak is chosen 3~8mm, and the maximum tilt angle of that is 0.05~0.1 degree. The probability density and accumulative probability of error field are calculated with the maximum shift distance 3mm, 5mm and 8mm respectively, and the maximum tilt angle 0.05, 0.075 and 0.1 degree respectively. The results show that: (1) the probability density distribution become flat and the range of error field B_3-mode/B_T is enlarged significantly with the increase of maximum shift distance of field coils; (2) the shift of poloidal- and toroidal-field coils influences error field more heavily than tilt does; (3) when the shift of poloidal- and toroidal-field coils reaches 5mm, especially 8mm, the error field is more possibly reach 2×10^-4.     

广义位移传感器在形状误差和误差运动分离中的读数贡献

详细推导并统一了形状误差和误差运动高精度检测 分离技术中各类传感器的读数方程 ,包括传统的差动变压器式位移传感器、电涡流式位移传感器、电容式微位移传感器和近年来出现的激光微位移传感器、激光角位移传感器以及后两者组合成的组合式广义位移传感器。以统一的列表方式阐明了各传感器的读数贡献。其优点是 :根据选用的误差分离方法和与之适配的传感器 ,便可按列表方式快速、方便地排出用于直线、圆、圆柱度和平面度等误差分离的原始读数方程 ,并对误差分离的可行性作出了初步分析     

关于误差合成公式——教学笔记（之二）

关于误差合成公式──教学笔记（之二）龚镇雄，刘俊刁（北京大学物理系）（惠州大学物理系）１．借用全微分的误差传播向来，各种物理实验教材中都借用全微分公式作为误差传播公式．Ｎ为ｘ、ｙ、ｚ的函数，即Ｎ＝（ｘ，ｙ，ｚ）其全微分或取对数后再全微分（２）、（３）...     

激光扫平仪的误差分析与智能检测

分析了激光扫平仪的误差组成及其在等效长焦距检测系统中的三角函数表达式,介绍了检测方法,并给出了实测结果。介绍的等效长焦距智能检测系统不仅能满足不同的精度要求,而且能显著提高检测速度与效率。理论分析和实测结果表明,该仪器的角度测量不确定度优于±2″,角度分辨率优于1″。     

带稳定平台的光电跟踪设备指向误差模型研究

目标指示精度作为光电跟踪设备的核心指标之一,是设备设计、制造和调试阶段重点关注的内容。安装于舰船等运动载体上的光电跟踪载荷,常常会增加稳定平台以控制光电跟踪设备的光轴和图像稳定。以一种带稳定平台的光电跟踪设备为例,建立了基于运动学的目标指向误差模型,并基于该模型对各几何误差进行了详细的分配。通过分配结果可知想要获得要求的0.5 mrad的目标指向精度,稳定平台及设备自身的轴线的平行度误差和测角误差的统计值应在7～12″的量级,该误差范围要求设备必须使用高精度测角元件及良好的装配工艺,并且在设备安装到载体上时使用标定方式进行误差补偿才可能达到。该研究方法及结论可用于指导类似产品的分析、装调和标校等工作。     

天文观测误差估计方法中需要注意的问题

天文学研究经常用到许多误差分析方法,使用时需要注意他们的适用条件.这些方法大都基于统计学原理,既有较传统的参数估计、置信区间的方法,又包括基于模型参数的暴力搜索法、变化卡方法、费希尔矩阵法和蒙特卡罗方法,等等.他们成为天文工作者数据分析的利器.     

舰载光电指向器多轴系耦合精度分析

光电指向器的轴系精度直接影响到光电系统的整体性能指标。分析了光电指向器轴系之间精度影响关系,根据对方位轴系、俯仰轴系和视轴轴系的各项误差源分析计算出各轴系误差值,结合在安装过程中方位轴系误差与俯仰轴系误差建立数学模型,寻找方位角和俯仰角与方位轴系、俯仰轴系、视轴轴系的误差之间的耦合关系,并将三个轴系误差进行耦合后建立数学模型分析。该分析方法和结果为光电指向器的多轴系结构耦合误差设计提供了理论及工程依据。     

超声测距系统中的误差来源及补偿

目前有许多超宗测距系统采用单片机来控制，这些系统易于进行误差补偿．本文讨论了超声测距中几种主要的误差来源，并给出了相应的补偿方法，这些讨论可供设计超声测距系统时参考，也可用于估计和评价超声测距系统的性能．     

拼接光栅对压缩系统中的误差补偿

 根据失调拼接光栅对压缩系统模型,推导了拼接误差引起的角色散公式。针对光栅拼接中的转角误差和光栅常数误差,得到了误差间的相互补偿关系式,并对补偿方式进行了讨论。研究结果表明：绕光栅平面内垂直于刻线方向的转角在一定范围内可以补偿绕光栅厚度方向旋转造成的误差;绕光栅刻线方向的转角可以补偿光栅常数不同造成的误差;绕光栅平面内垂直于刻线方向或绕光栅厚度方向的转角在一定范围内也可以补偿由光栅常数不同造成的误差。前两种补偿方式的补偿效果较好。     

单光子激光测距的漂移误差理论模型及补偿方法

单光子激光测距系统采用高灵敏度的单光子探测器作为接收器件,更易实现高密度、高覆盖率的目标采样,是未来激光测距系统的发展方向.漂移误差作为限制单光子激光测距精度提高的瓶颈问题,其主要由平均回波信号光子数的变化引起.以激光雷达方程、单光子探测器的概率与统计理论为基础,建立了漂移误差的理论模型,给出了漂移误差与平均信号光子数、均方根脉宽等系统参数之间的理论关系式.同时,结合单光子探测概率模型给出了一种漂移误差的修正方法,并搭建实验系统对漂移误差模型和修正方法进行了验证.在回波信号均方根脉宽为3.2 ns、平均回波信号光子数为0.03到4.3个情况下,未经修正的漂移误差最大达到46 cm,经修正后的均方根误差为1.16 cm,平均绝对误差为0.99 cm,达到1 cm量级,漂移误差对测距精度的影响基本可以忽略.该方法可以解决漂移误差制约单光子激光测距精度提高的瓶颈问题.     

空间调制傅里叶变换红外光谱仪分束器楔形误差分析

由于空间调制傅里叶变换红外光谱仪中分束器加工精度的限制,分束器基片会存在一定的楔形误差。通过对光束在分束器中传播特性的分析,计算得到楔形误差的楔角引入的光程差改变,进而获得干涉光强和复原光谱与楔角之间的函数关系;通过数值仿真发现,楔形误差会导致复原光谱中谱线向低频方向发生频移,并且会降低光谱的分辨率。通过理论分析,得到波数精度与光谱分辨率所对应的楔角误差容限。针对于楔形误差导致的干涉图像光强分布变化,提出了利用离散光谱序列解线性方程组的光谱校正方法,取得了满意的光谱校正效果。